岩溶发育区穿越厚层淤泥灌注桩施工

靳俊奇

摘要：根据贵州省水盘高速公路海铺互通区在淤泥地区及溶洞发育区进行桩基施工的方法，分析总结了该类地区桩基施工的施工工艺和质量控制，为今后西南地区喀斯特地貌地质情况类似地区的桩基施工总结经验。

关键词：溶洞区，淤泥，桩基，施工

1概述

贵州省水盘高速公路某合同段项目现场位于盘县海铺村，于K90+470位置设置海铺枢纽互通与已建成通车的镇胜高速公路立体交叉。场区地下水丰富，埋藏较浅，地下水位于地下1米内，地形低洼，受地下水长期浸泡形成软土路基，软土分布面积大，地质资料显示大部分为淤泥质软土，深度13-43m不等。在该软基区拟建海铺互通枢纽，其中海铺I号桥、A匝I号桥、D匝桥软基较深且下部为溶洞发育区，多棵桩基穿过溶洞区嵌入中风化岩层，该处桩基施工质量要求高，施工难度大。

2地质情况

海铺互通枢纽区现场地质条件复杂，该区位于贵州一级高原面向西南倾斜的斜坡地带，地势总体趋势为西高东低、北高南低，交通较为便利，地貌类型以溶蚀平原为主。采用钻探、物探、静力触探、原位试验等场区进行勘察，经勘察地质情况如下：

覆盖层：粘土：褐黄色、灰黄色，软塑至可塑状，以软塑为主，分布于场区地势低洼处，厚3.6～15.3m。淤泥质粘土：灰黑色，软塑至可塑状，饱和，局部含有少量腐植质，分布于场区地势低洼处，厚10.3～42.7m。

基岩：场区底层小挠曲较发育，岩体节理裂隙发育，场区主线跨线桥K90+122（溶洞）至K90+160右142m（落水洞）一线岩溶极其发育，岩体破碎至较破碎，推测为一较大型张节理，受节理影响，造成桥台附近位置岩溶极其发育，场区地质构造较复杂。

3施工工艺及质量控制

喀斯特软土地区桩基工程施工难度较大，处理方案也很多，选择适合于软基地区溶洞桩的工程特点的桩基施工方案十分重要。勘察设计单位对此处软基区的钻孔进行了加密处理，尽管如此，在施工中实际冲孔施工遇到的地质情况与地质勘察报告结果不符的情况仍时有发生，并且桩基穿越的地层较为复杂，淤泥层流塑性大，普通钻进方法难以成孔，对成孔的质量控制造成极大影响，给施工带来了很大的难度。

3.1冲孔施工

3.1.1淤泥层冲孔

由于淤泥层厚，流塑性强，原定的直接冲孔施工方案屡次坍孔无法完成冲孔，后查阅资料决定采取钢护筒护壁法。

护筒制造埋设：冲孔用护筒采用厚15mm钢板制作，高度为1500、2000mm，内径大于冲锤直径100mm。护筒顶高出地面250～350mm。护筒中心线应与桩中心线重合,顶面允许误差为5cm，护筒倾斜度为1％。护筒埋设后周围要用粘土分层夯填密实。

淤泥层冲孔：护筒埋设完毕开始冲孔，通过冲击重锤反复对孔底地层的冲击，把孔底土体、岩石等击碎后随泥浆排出，冲进到约一节护筒的深度后停止冲孔，接长钢护筒，钢护筒的焊接采取包边焊接以防止漏浆。焊接完毕采用桩锤静压法或轻锤法缓慢压进淤泥层，至护筒顶面标高高于地面300mm时停止压进，继续冲进，如此反复，直至钢护筒稳定坐进较坚硬、完整岩层0.5-1.0m。

3.1.2溶洞发育区冲孔：由于该处为溶洞发育区，溶洞内充填物为流塑或软塑的淤泥质土、软粘土，如不处理将造成坍孔。若继续采用钢护筒跟进法则施工成本增加，且钢护筒不宜穿越岩层，为确保桩基混凝土质量，在溶洞区采取片石回填置换法进行冲孔施工。冲孔至溶洞区后采用片石回填冲击，反复多次回填片石冲击，直至进尺速度缓慢到20cm/h时即认为该溶洞内填充物已置换完毕，停止回填片石继续冲进，多层溶洞同样方法处理，直至达到设计标高或者满足规范要求的嵌岩深度。

3.1.3冲击成孔时的注意事项

（1）为防止意外，各项准备工作一定要做充分；

（2）要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。钢护筒孔径要准确，连接要顺直。钢护筒要有定位措施，以免桩基偏位；

（3）加大泥浆的质量和密度。采用优质泥浆，以提高泥浆胶体率和悬浮能力；

（4）接近岩溶地段，采取轻锤冲击、加大泥浆密度的方法成孔，以防卡锤和掉锤。

3.2桩基嵌岩深度

嵌岩深度即钻孔灌注桩进人桩端持力层的深度，是确保桩基质量的主要因素之一，而它往往是根据地质勘察报告结合钻进中取出的岩样判断。为了更准确地判断嵌岩深度，在冲进过程中随时捞取岩渣，每米不少于一组，尤其在底层变化段即冲进速度明显变化的时候要加密取渣频率观察岩样以确定岩层性状。冲进到离设计深度还有2.0m 左右时，每隔30- 50 cm 捞取钻渣观察一次，对岩样进行鉴定，确保桩孔进人设计要求的深度且满足嵌岩深度要求。

3.3清孔及安放导管

3.3.1一次清孔

钻孔结束后，清孔是钻孔桩施工保证成桩质量的重要环节，尤其是端承桩：一方面通过清孔清除孔底沉渣使混凝土和基岩结合完好，提高桩底承载力；另一方而通过清孔把泥浆的含砂率降低到规范的要求的范围和降低泥浆比重以利于水下混凝土的灌注质量，同时，清孔时孔内泥浆面控制在高于地下水位1.5-2.0m防止塌孔，并尽量缩短清孔时间以利于保证孔壁的稳定性。

3.3.2钢筋笼下设时的偏差和保护层的控制

钢筋笼的下设安装关键是保证钢筋笼的垂直度、中心位置和保护层厚度。

由于该互通区地质情况复杂，为了保证钢筋笼的中心与钻孔中心重合，确保钢筋保护层厚度，在钢筋笼下设时，要确保钢筋笼中心与桩中心一致，然后徐徐下放，钢筋笼下到设计高程后，在孔口高程与笼顶高程相差不大时，去掉孔口泥浆，使笼顶外露，调整对中，然后用钢筋穿住预制好的钢筋笼吊环将钢筋笼固定牢固。若孔口高程高于钢筋笼顶高程较多，采用降低泥浆面使钢筋外露的方法较困难时，应在钢筋笼上设置导向标志对中。同时必须保证钢筋笼吊紧拉直，防止钢筋笼弯曲嵌人孔壁。要保证灌注混凝土后的桩位满足规范要求，必须在浇筑混凝土前对桩位进行复测，调整钢筋笼位置居中，防止露筋。

3.3.3安放导管及二次清孔

在钢筋笼安装完毕后，立即组织人员下放导管。导管在用于第一根桩前必须经过密闭试验，以保证在混凝土灌注过程中不漏水。导管下放长度应根据实际孔深计算，一般要求导管悬空0.3-0.4m为宜，导管接口必须紧密。二次清孔是利用导管，把泥浆泵送到孔底，一方面是再次清理孔底沉渣，另一方面在泥浆里加水把泥浆比重降低到一个比较合理的水平。

3.4混凝土浇筑质量保证措施

目前钻孔灌注桩的混凝土均采用导管法浇筑，溶洞桩的灌注与一般地质桩灌注方法基本一样，关键是控制好溶洞段的灌注速度和导管埋深。需要注意的是在浇筑溶洞桩尤其是有较大溶洞的桩时，不应只按常规方法计算首灌量，应备足比首灌量多3倍以上的混凝土后方可开始浇筑，保证导管埋入混凝土1m 以上。为了保证桩身的混凝土质量，在浇筑过程中，严格控制导管埋入混凝土的深度，按照规范，在混凝土浇筑过程中导管埋深以2-6m 为宜。在溶洞桩施工中，因为往往无法准确估算在施工中筑成的孔壁所能承受的压力，一旦浇筑过程中混凝土压力大于溶洞段孔壁所能承受的压力导致穿孔，混凝土面将迅速下降，极易造成导管下口露出混凝土面，造成断桩，因此在溶洞桩的浇筑过程中尤其是在有较大溶洞的情况下，导管埋深宜取规范上限，控制在6m 左右。为弥补因为导管埋深过大可能造成的质量问题，在灌注过程中必须随时抽拔导管，扰动孔内混凝土，以使混凝土均匀密实，在混凝土快到桩顶时尽量采用振动棒对桩头混凝土进行振捣，保证桩头混凝土的密实。

4结语

通过在施工中不断摸索总结，汲取经验教训，在保证桩基施工质量的同时寻找出了一套经济合理、适用于软土地基溶洞区钻孔桩的施工控制方法。要解决淤泥层中桩基施工的扩孔，坍孔、缩颈等，主要就是针对流塑性大的淤泥区采取护臂加固措施，最直接的方法就是打入钢护筒。防止溶洞坍孔或者漏浆采取回填片石法。工程施工完毕经检测单位检测我部在软基处理区用此方法施工的25棵桩基，24棵为I类桩，1棵二类桩。成桩质量优良率达到96%，到达了优良工程的标准。通过这次施工也为今后在类似地区进行灌注桩施工提供了经验。

参考文献

【1】海铺互通立交区软土及边坡工程地质勘察报告。

【2】JGJ94-2008 建筑桩基技术规范(附条文) 。

【3】JTJ-285-2000 港口工程嵌岩桩设计与施工规程。

【4】朱梅生.软土基地【M】.北京：中国铁道出版社 1989。